Virtual Reality (VR) in der Automobilindustrie: Auf dem Weg zum digitalen Wandel

Chief Technology Officer, ScienceSoft

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Anmerkung des Editors: Virtual Reality erfreut sich großer Beliebtheit nicht nur in der Gaming-Industrie, sondern auch in anderen Bereichen. Die Automobilbranche macht hier keine Ausnahme. Die VR-Technologie kann dabei mehr als interaktive Erlebnisse anbieten. Es geht um reale wirtschaftliche Vorteile. Wenn Sie planen, die VR-Technologie in Ihrem Unternehmen zu implementieren, stehen unsere Experten in der VR-Entwicklung Ihnen zur Verfügung.

Im Jahr 2020 wurde der weltweite VR-Markt auf 6,1 Mrd. US-Dollar geschätzt. Laut einer PwC-Studie wird es prognostiziert, dass der deutsche Virtual-Reality-Markt bis 2023 einen Umsatz bis zu 280 Mio. Euro erreichen sollte. Immer mehr Unternehmen planen, Virtual Reality in ihrem Geschäftsbereich vermehrt einzusetzen. Die Automobilbranche gilt als einer der Vorreiter, der schon heute das Potenzial der VR-Technologie nutzt.

VR in der Automobilindustrie - ScienceSoft

Virtuelle Realität (VR): Wie funktioniert es?

Bei Virtual Reality handelt es sich um eine Technologie, die es ermöglicht, computergenerierte, virtuelle aber sehr realistische 3D-Umgebungen zu erstellen, die interaktive Erlebnisse in Echtzeit anbieten und als Wirklichkeit visuell, akustisch und haptisch wahrgenommen werden.

Um in die digital erzeugte Realität einzutauchen und mit der simulierten Welt und zugehörigen Objekten zu interagieren, braucht man eine VR-Brille, die ihre Nutzer von der realen Welt komplett isoliert und eine 360-Grad-Sicht auf eine simulierte Wirklichkeit ermöglicht. Je nachdem, welche Handlungen Nutzer ausführen, wird die virtuelle Welt nahezu in Echtzeit darauf entsprechend reagieren, sodass der Eindruck entsteht, als ob alles echt passiert. Dieses Gefühl „Mittendrin zu sein“ heißt die Immersion. Wie hoch der Grad der Immersion ist, kommt darauf an, welche Technik zum Einsatz kommt und inwiefern fesselnd und kreativ die virtuelle Welt gestaltet wird.

VR in der Automobilindustrie: Anwendungsfälle und Vorteile

Automobilkonzerne setzen auf Virtual Reality als eine leistungsstarke Technologie bei der Forschung und Produktion, bei Trainings, in Marketing und Vertrieb, um Kosten- und Zeitersparnisse zu erreichen, die Produktivität zu erhöhen und den Fahrzeugvertrieb zu fördern. Deutschland gilt als führender VR-Anwender in der Automobilbranche in Europa. Nachfolgend werden drei verbreitete Anwendungsfälle für Virtual Reality in der Automobilindustrie detaillierter beschrieben.

VR-Prototyping

VR bietet enorme Abhilfe bei der Erstellung von Prototypen. Das virtuelle Prototyping in der Automobilbranche ermöglicht es, durch virtuell erstellte 3D-Modelle neuer Autos oder einzelner Teile die Anfertigung von mehreren physischen Prototypen zu vermeiden und dadurch den Produktentwicklungsprozess zu beschleunigen, effizienter zu gestalten und damit verbundene Kosten zu senken. Mittels einer VR-Brille kann jedes virtuelle Modell in einer immersiven Umgebung aus verschiedenen Blickwinkeln in Details betrachtet, getestet, auf Fehler überprüft und bei Bedarf nachgebessert werden. Der reale physische Prototyp wird nur nach der Abstimmung aller Details und der Begutachtung eines virtuellen 3D-Modells angefertigt.

Ein gutes Beispiel für den Einsatz von VR beim Prototyping ist BMW. Der deutsche Autohersteller nutzt Virtual Reality, um Autos virtuell zu designen und zu entwickeln sowie einzelne Komponenten für die Ausstattung und die Sicherheit zu testen.

VR-Trainings/-Ausbildung

Immer öfter kommt Virtual Reality in der Automobilindustrie zum Einsatz, um eine virtuelle Trainingsumgebung für (neue) Mitarbeiter aufzubauen und damit Lernprozesse sicherer und zur gleichen Zeit fesselnder zu gestalten. Virtual Reality hilft dabei, die Anlernzeit zu verkürzen und damit verbundene Kosten zu reduzieren. Während die reale Umgebung für Trainings durch den Einsatz von Augmented Reality nur ertweitert wird, sind Mitarbeiter in der Lage, mit Hilfe von VR-Brillen in eine virtuelle Umgebung einzutauchen und erst dort (komplett ortsunabhängig) Arbeitsschritte bei bestimmten Abläufen sicher zu üben und dadurch ihre theoretischen Kenntnisse in die Praxis umzusetzen. Virtual Reality macht es auch heute möglich, unterschiedliche Szenarien durchzuspielen und damit neue Mitarbeiter effizienter zu schulen. Ein wichtiger Vorteil besteht darin, dass Trainings komplett virtuell stattfinden, sodass kein Bedarf entsteht, den laufenden Betrieb zu stören.

Ford und Bosch haben zum Beispiel ein VR-Tool für die Schulung entwickelt, die es ermöglicht, Techniker zu schulen, richtig das vollelektrische Auto Mustang Mach-E zu warten.

VR-Showrooms

Bereits heute bietet die VR-Technologie neue Möglichkeiten in der Automobilindustrie auch beim Verkauf neuer Autos. VR-Showrooms ermöglichen es potenziellen Kunden, unterschiedliche Varianten von Autos in einer virtuellen Umgebung zu erkunden und sogar einen Wunschwagen individuell zu konfigurieren. Am Ende können Kunden in ihrem Wunschauto virtuelle Probefahrten machen und diese realitätsnah erleben. Audi nutzt schon heute VR-Showrooms, um die gesamte Palette an Autos und Optionen anzuzeigen. Dank VR-Anwendungen ist es auch möglich, auf eine Erkundungstour von zu Hause zu gehen.

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Bestandteile einer typischen VR-Lösung

Unabhängig davon, wie komplex eine VR-Lösung ist, umfasst sie die folgenden Komponenten: Ausgabe-und Eingabegeräte wie Tracking-Sensoren, VR-Brillen und Controller, Datenbank, VR-Anwendung und webbasiertes Admin-Panel.

Architektur einer VR-Lösung in der Automobilbranche - ScienceSoft

VR-Brillen + Controller

Im Allgemeinen sind heute mobile, kabelgebundene und autarke VR-Brillen auf dem Markt erhältlich. Mobile VR-Headsets wie z. B. Samsungs Gear VR oder Daydream sind auf ein Smartphone angewiesen, das gleichzeitig als Rechner, Tracking-Tool und Display dient. Im Gegensatz dazu nutzen kabelgebundene VR-Systeme wie z. B. Oculus Rift und HTC Vive einen Computer als Rechner und zusätzliche Eingabegeräte wie Hand-Controller oder Kameras für das Tracking, wodurch sie höhere Leistungsfähigkeit, bessere Auflösung und vielfältigere Interaktionsmöglichkeiten versprechen. Autarke VR-Brillen wie z. B. Oculus Quest 2 bieten die kabellose Freiheit und das Tracking gepaart mit der erhöhten Leistungsfähigkeit ohne externe Sensoren an. Die meisten VR-Brillen verfügen über ihre eigenen Controller, die durch die Simulationen von Handbewegungen Interaktionen mit der virtuellen Umgebung ermöglichen. Hier sind einige Beispiele:

Kabelgebundene VR-Headsets

Angebundene VR-Headsets

Standalone/Mobile VR-Headsets

 

Standalone/Mobile VR-Headsets

Tracking-Sensoren

Tracking-Systeme sind erforderlich, um Daten über Kopfbewegungen (Headtracking), die Positionen und die Lage eines Nutzers im Raum (Positionstracking) zu erfassen und diese in die virtuelle Umgebung zu übertragen. Es gibt 2 mögliche Variante, Bewegungen zu erkennen: über interne oder externe Tracking-Sensoren. Im ersten Fall erfolgt das Tracking direkt durch die VR-Brillen (über Kamera oder in Brillen integrierte Sensoren). Externe Tracking-Sensoren (wie z. B. an den Wänden montierte Infrarot-Kameras) können auch zum Einsatz kommen. Aber die meisten modernen VR-Brillen benötigen keine externen Sensoren. Je nach der Anzahl der Freiheitsgrade (Degrees of Freedom, kurz DOF) unterscheidet man 3DoF- und 6DoF-Tracking-Systeme. 6DoF-Systeme bieten mehr Bewegungsfreiheit und ermöglichen damit eine höhere Empfindung von Immersion.

Client-VR-Anwendung

Eine VR-Anwendung gilt als Schlüsselmodul einer VR-Lösung, die für die folgenden Aufgaben verantwortlich ist: Verarbeitung von Eingabedaten, Generierung von Ausgabedaten, Erstellung von 3D-Modellen für Autos sowie Realisierung von Interaktionsszenarien. Bei der Entwicklung einer VR-Anwendung spielen solche Sprachen wie C#, C++ oder JavaScript eine besondere Rolle, mit derer Hilfe auf der Basis von speziellen VR-Engines wie z. B. Unreal Engine, Unity oder Amazon Sumerian VR-Apps programmiert werden. Bei der Erstellung einer 3D-Umgebung sollte man besonders auf das UX-Design achten, um virtuelle Umgebungen mit außergewöhnlichen Erlebnisse zu erschaffen.

Datenbank + Webbasiertes Admin-Panel

VR-Anwendungen führen eine bidirektionale Kommunikation mit einer Datenbank. Hier werden 3D-Modelle für Autos, Interaktionsszenarien und Benutzerdaten gespeichert. Unsere Experten in der Datenbankentwicklung empfehlen auch Cloud-Speicher wie Amazon S3 oder Azure Blob Storage für die Datenspeicherung einzusetzen. Der Zugriff auf Inhalte in einer Datenbank (um entsprechende Daten zu ändern oder zu löschen) wird über ein webbasiertes Admin-Panel ermöglicht.

Welche Faktoren einen direkten Einfluss auf Kosten haben

Um von Kostenersparnissen zu profitieren, müssen Autobauer erst in VR-Lösungen investieren. Der Zeit- und Kostenaufwand wird dadurch bestimmt, wie komplex und hochwertig eine VR-Lösung sein wird. Für eine komplexere VR-Lösung benötigt man leistungsstärkere Hardware und eine VR-Umgebung mit einem höheren Detaillierungsgrad, die vielfältige Interaktionsmöglichkeiten anbietet. So kosten kabelgebundene VR-Brillen mit einer höheren Auflösung mehr als z. B. einfache mobile VR-Headsets. Zählt man dazu noch zusätzliche Controller und Tracking-Sensoren, steigt der Preis automatisch. Die Erstellung von VR-Anwendungen mit einer maximal realistischen VR-Umgebung erfordert viel Zeit- und Kostenaufwand.

Die Kosten hängen auch davon ab, welche Methoden zum Erfassen / Erstellen wichtiger visueller Elemente (wie z. B. 3D-CAD-Rendering oder Videoaufnahme) zum Einsatz kommen, ob zusätzliche Module mit erweiterten Funktionen entwickelt werden sollten oder ob die Integration mit Hardware und / oder von Software Drittanbietern erforderlich ist. Falls alle Daten in den Cloud-Datenbanken gespeichert werden, sollte man mit Betriebskosten rechnen. Es handelt sich um Kosten für Cloud-Services, die von der Preispolitik eines Cloud-Service-Anbieters abhängen.

Fazit

Die führenden Automobilkonzerne werden häufig zum Vorreiter bei der Einführung innovativer Technologien. Wo andere Branchen noch ganz am Anfang stehen, ist die Automobilindustrie schon einige Schritte weiter. Große Autohersteller wie BMW, Volkswagen, Audi, Ford, Tesla nutzen Virtual Reality schon seit einigen Jahren fast in jeder Phase der Wertschöpfungskette. Mit jedem Jahr bietet Virtual Reality für Autobauer immer neue Einsatzmöglichkeiten und verspricht damit, einen erheblichen Beitrag beim historischen Wandel in der Automobilbranche zu leisten. Unser Team ist bereit, Ihre VR-Idee in die Realität umzusetzen und damit Sie beim digitalen Wandel in Ihrem Unternehmen professionell zu unterstützen.

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